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高能激光器及其发射系统的热变形研究

高能激光系统中,由一系列反射镜和窗口组成的“光学链”,不同程度地吸收部分激光能量,产生温升、应力和变形,影响光束质量和光能量的远场传输。本文分析了光学元件的温升、应力和变形及其引起的附加相移,从理论计算和实验两个方面研究了热效应对光束质量的影响。首先建立了光学元件温升和结构分析模型,用有限元法和序贯耦合法计算材料的温升和变形,同时选取最大拉应力准则作为材料的破坏准则。高功率激光器中,非稳腔镜受激光直接辐照,镜面发生变形,使谐振腔参数偏离设计值,模式发生畸变,光束质量变坏。根据相位均方根值迭代收敛准则和输出功率,用Fox-Li迭代法求出反射镜上实际的光强分布和热源,得到镜面的位移变形和单程附加相移,以Zernike多项式拟合单程附加相移,分别用迭代法和几何法计算了腔镜变形时的腔模光场,建立了光学元件对光束质量影响的评价因子,研究腔镜冷却效果和冷却方式,对输出耦合镜的变形进行了分析。激光器输出窗口厚度的选取与压力载荷、热载荷、材料极  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

《制造技术与机床》2007年04期
制造技术与机床

基于能量偏差的机床热变形仿真预报研究

本研究通过推导一维钢轴的热传导差分模型发现,钢轴能量输入、耗散与热变形之间存在着密切的相互关系。基于这个结论,提出了一种新型的基于反馈原理及能量输入与耗散的机床热变形预报模型。通过对对称结构机床的热变形的仿真预报,并与机床热变形实测结果进行比对,发现本模型的仿真结果与机床的热变形检测结果吻合的非常好。1一维钢轴热伸长理论模型推导本文首先以机床主轴的热伸长为切入点,推导出一维轴热传导与热伸长的差分模型,从中揭示出热传导本身的一些自然现象。进而将该模型进行拓展,建立起基于能量输入、输出关系的热变形反馈预报模型。下面针对机床主轴,抽象出如图1所示的一维钢轴热传导研究模型。本研究首先沿钢轴轴向将钢轴均匀分成N段,则在第n个时间段内,当环境温度为Thn时,钢轴内第m个轴段的热输入能Qinm、热输出能Qonm、热能增量ΔQmn、热含量Qmn、温度Tmn及轴片热伸长δmn的关系表达式如下Qinm=Iinm·Δt;Qnom=Inom·Δt;ΔQ...  (本文共5页) 阅读全文>>

《物理测试》1993年03期
物理测试

冷热变形对低温钢的影响

在低温设备的制造过程中,焊接、冷变形、热成型、切割、碳弧气刨等加工均是很甭要的。本文主要讨论冷变形、热成型对低温钢,乃至低温设备的影响。1冷变形对低温钢的影响 在低温设备的制造过程中,钢板首先要经受冷变形加工才可以成型(如单层设备的卷筒、球罐的压片等),这种冷变形加工及其以后的应变时效对低温钢有何影响及如何恢复是对低温材料的选用、低温设备的质量有十分重要的作用。1。1冷杏形的影响 表1列出常用低温钡16MnDR〔‘味日多咖i学〕钢经木同程度冷变形后的性能和时效后消除应力退火后的性能(均为横向试样)。· 可见,这些低温钢经冷变形后,其低温冲击功值降低了,即使进行时效处理后,其缺口冲击韧性仍然没有恢复。这是因为、材料在冷变形后,不仅改变了它的外形尺寸(发生了3~5%的形变)而其组织与性能也随之发生变化。 首先材料在外力的作用下发生形变时,随外形的变化,其内部晶粒在外力的作用下沿变形方向被压扁或拉长。金属的变形量愈大,晶粒变形也愈显著...  (本文共5页) 阅读全文>>

《西安交通大学学报》1986年05期
西安交通大学学报

机床立柱热变形规律的研究

0引言 随着机床产品高精度化和数控化,热变形对加工精度的影响愈来愈显得重要.在机床的支撑件中,立柱无论是对普通机床或是对高精度座标机床以及数控机床都占着主要的地位.而立柱的热变形对加工精度的影响又极为显著,因此,对立柱的温度场和热变形进行研究,探讨不同的立柱结构以及不同的热源分布对热变形的影响规律,为机床立柱的最优设计提供理论依据,是一项十分重要的工作. 我们在研究过程中,采用有限元素法分析计算和利用红外测温技术进行测试,对立柱模型的温度场作了大量的计算工作并获得了一批较精确的测试数据和图象;同时对立柱的温度分布及其与热源发热量Q之间的关系进行了定量分析,找出了它们之间的关系式;此外还探讨了热源位置变化对热变形的影响规律,从而对热源安放的最佳位置提出了一些具有实际意义的见解.西安交通大学学报第20卷1立柱的模型结构及有限元分析1.1立柱的模型结构 在探讨立柱温度场与热变形的规律时,采用了如图1所示的立柱模型.原村料为铝合金,其各...  (本文共13页) 阅读全文>>

《现代制造工程》2007年01期
现代制造工程

基于能量输入与耗散关系的机床一维钢轴热变形预报研究

0引言神经元网络的机床热变形预报模型与机床的实际热变形量存在较大偏差,其原因在于神经网络的温度输入点在机床上是呈离散分布,这样当所有温度输入点的温度不变,而温度输入点以外的材料温度发生变化时,神经网络的输出结果仍不变化,但实际机床的热变形却会发生变化,因此,神经网络的输出结果与实际机床的热变形结果势必会产生偏差。理论上只有当神经网络的温度输入点,在机床上是连续分布时,神经网络模型的热变形预报结果才有可能准确,而在实际操作中,这却无法做到。因此必须寻求新的方法预报机床的热变形量。本研究通过推导一维钢轴的热传导差分模型发现,钢轴能量输入、耗散与热变形之间存在着密切关系。基于这个结论,本文提出了一种新型的基于反馈原理及能量输入与耗散的机床热变形预报模型。在此基础之上,推导了一维钢轴热变形预报模型,并设计了一维钢轴的热变形实验,通过对大量的实验数据进行分析和理论推导,得出具体的预报公式,用这个预报公式对铁棒的伸长量进行预报,并与实际测量...  (本文共4页) 阅读全文>>

《现代盐化工》2017年03期
现代盐化工

基于热加工图的钼金属热变形特征分析

0引言钼金属在常温下比较稳定,盐酸、氢氟酸及碱溶液等都对其没有作用,一般性质的液态金属和非金属熔渣也对其没有影响,仅与硝酸、汞或浓硫酸产生反应。而钼金属的熔点较高,一般在2 620℃,因此,在很多工业生产中得以广泛应用,并且在宇航的研发工作中也较为常用,钼金属及其合金在我国的经济发展中呈现出良好的发展前景,是生产活动中的重要原料。为此,也推进了相关企业对钼金属加工的研究进程,文中对钼金属加工中的热变形特征进行分析,争取提高钼金属加工的效率,可以更好地发挥钼金属在相关生产中的作用。1钼金属加工存在的问题纯钼金属由于自身具有较强的硬度,导致其在工业生产中无法发挥最佳的作用,而钼金属的硬度同时也是其自身的优势,只要在加工时选择合理有效的方式,就可以为工业生产发挥最大效益。在工业生产中对钼金属的构件的需求越来越大,这就要求在扩大钼金属部件生产规模的同时,提高钼金属的加工效率,以此平衡钼金属与市场的供求关系,为钼金属的发展提供支持。在扩大...  (本文共2页) 阅读全文>>